Zuverlässige Funktechnologien für industrielle Steuerungen 

Motivation

 
Nahezu alle Produktionsmaschinen, Bauteile und Ausgangsmaterialien können bereits heute mit Hilfe von intelligenten Werkzeugen, optimierter Software sowie mit kostengünstigen, miniaturisierten Prozessoren, Speichern, Sensoren und Sendern Informationen und Befehle austauschen. Die Fertigungsprozesse optimieren und steuern sich dabei weitgehend selbst. Allerdings machen die wachsende Zahl von teilnehmenden Sendern und Empfängern und die Flexibilisierung der Produktionswege für die Industrie 4.0 eine kabelgebundene Vernetzung oft unmöglich. Bestehende Funktechnologien, die so ein Kabelnetzwerk ersetzen können, sind dafür bis jetzt ungeeignet. Benötigt wird eine industrielle robuste Funktechnologie mit ultrakurzen Latenzzeiten. Im Projekt TreuFunk sollen dazu Technologien und Verfahren erforscht werden, die die technischen Anforderungen an Echtzeitfähigkeit und Zuverlässigkeit erreichen.
 

Ziele und Vorgehen

 
Ziel ist die Entwicklung eines hochintegrierten Treu-Funk-Mikrochips, dessen spezielle Konfigurationen für unterschiedliche drahtlose Kommunikationslösungen in Industrieanwendungen geeignet sind und diese gleichzeitig sicher, schnell und zuverlässig machen. Dazu werden verschiedene Aspekte zur Integration des Chips in das Regelungsumfeld von bestehenden Funkbausteinen und hierfür notwendige neue Funktionen erforscht. Für die einfache Implementierung sowie für die Netzwerkzuordnung werden Near-Field Communication-(NFC)-Bausteine in die Kommunikationssysteme integriert. Darüber hinaus werden System- und Integrationskonzepte für eine zukünftige Multiband-Funkschnittstelle erforscht, die eine flexible Anpassung der Funkübertragung an die schwierigen Bedingungen des industriellen Umfeldes vornehmen. Damit die Signale mit minimaler Verzögerung und ohne Informationsverlust arbeiten, werden darüber hinaus innovative Lösungen und Algorithmen für die Zugriffssteuerung erforscht. Die Zuverlässigkeit soll durch den Einsatz von Mehrantennensystemen gewährleistet werden. Die Leistungsfähigkeit des im Projekt angestrebten Gesamtsystems wird durch drahtlos angebundene Akustiksensoren zur Analyse von Maschinengeräuschen in der Praxis demonstriert.
 

Innovationen und Perspektiven

 
Der hochintegrierte TreuFunk-Microchip wird die drahtlose Vernetzung für zeitkritische Anwendungen wie Regelkreise erst ermöglichen. Darüber hinaus lässt sich dieser Mikrochip aufgrund seiner flexiblen Konfigurierbarkeit für ein sehr großes Spektrum von Anwendungen (Internet der Dinge, Industrie 4.0) einsetzen.